Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O VIàN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM HâC VIÆN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÆ ----------------------------- HOÀNG TH¾ H¯NG NGHIÊN CĄU KHU HÆ VI KHU¾N Đ¯êNG RUæT BÄNG KĀ THUÀT METAGENOMICS VÀ TIÀM NNG ĄNG DĀNG PROBIOTICS TRONG Hä TRþ ĐIÀU TRà BÆNH TIÂU Đ¯êNG TYPE 2 LUÀN ÁN TI¾N SĨ SINH HâC Hà Nçi - 2023 M KHOA HâC VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O VIàN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM HâC VIÆN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÆ ----------------------------- HOÀNG TH¾ H¯NG NGHIÊN CĄU KHU HÆ VI KHU¾N Đ¯êNG RUæT BÄNG KĀ THUÀT METAGENOMICS VÀ TIÀM NNG ĄNG DĀNG PROBIOTICS TRONG Hä TRþ ĐIÀU TRà BÆNH TIÂU Đ¯êNG TYPE 2 Chuyên ngành: Vi sinh vÃt hãc Mã sá : 9 42 01 07 LUÀN ÁN TI¾N SĨ SINH HâC NG¯äI H¯âNG DÀN KHOA HâC TS NguyÅn Trung Nam TS NguyÅn Thá Tuy¿t Nhung Hà Nçi - 2023 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O VIàN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM i LêI CAM ĐOAN LuÃn án này là công trình nghiên cąu °ÿc thực hián chă yÁu bçi cá nhân tôi d°ãi sự h°ãng dÁn khoa hãc căa TS Nguyßn Trung Nam và TS Nguyßn Thá TuyÁt Nhung. PhÅn lãn kÁt quÁ nghiên cąu ã °ÿc ăng tÁi trên các bài báo khoa hãc. Các sá liáu và kÁt quÁ nghiên cąu hoàn toàn trung thực và ch°a từng °ÿc ai công bá trong bÃt kỳ công trình nào. Tôi xin hoàn toàn cháu trách nhiám về låi cam oan này.
Tác giÁ luÃn án Hoàng Th¿ H°ng ii LêI CÀM ¡N Vãi lòng biÁt ¢n sâu sÅc, tôi xin gÿi låi cÁm ¢n chân thành nhÃt Án TS Nguyßn Trung Nam và TS Nguyßn Thá TuyÁt Nhung, Vián Công nghá sinh hãc, Vián Hàn lâm Khoa hãc và Công nghá Viát Nam ã tÃn tình chß bÁo, h°ãng dÁn và t¿o iều kián cho tôi trong quá trình thực hián luÃn án này. Tôi xin gÿi låi cÁm ¢n tãi Ban lãnh ¿o và Phòng Đào t¿o căa Hãc vián Khoa hãc và Công nghá, Vián Hàn lâm Khoa hãc và Công nghá Viát Nam ã t¿o iều kián thuÃn lÿi cho tôi trong quá trình hãc tÃp và làm thă tāc bÁo vá luÃn án. Tôi xin gÿi låi cÁm ¢n tãi Ban lãnh ¿o Vián Công nghê sinh hãc, Trung tâm Nghiên cąu ąng dāng tÁ bào gác và liáu pháp gen, phòng Vi sinh vÃt phân tÿ, các cán bá tham gia nhiám vā mã sá NV03-PTNTĐ2017, các cán bá t¿i c¢ sç ào t¿o thuác Vián Công nghá sinh hãc ã t¿o iều kián thuÃn lÿi về c¢ sç vÃt chÃt, máy móc, trang thiÁt bá cũng nh° các thă tāc cÅn thiÁt ể tôi có thể hoàn thành luÃn án. CÁm ¢n ThS Bùi Thá HÁi Hà, chuyên viên phā trách ào t¿o, Vián Công nghá sinh hãc ã giúp tôi hoàn thành thă tāc cÅn thiÁt chu¿n bá cho bÁo vá luÃn án.
Tôi xin cÁm ¢n Lãnh ¿o Hãc vián HÃu cÅn, cán bá, nhân viên Vián Nghiên cąu khoa hãc HÃu cÅn quân sự ã giúp ỡ, áng viên tôi trong suát quá trình thực hián luÃn án. Cuái cùng, tôi xin gÿi låi cÁm ¢n tãi gia ình, b¿n bè, nhāng ng°åi thân ã luôn bên c¿nh chia sẻ, áng viên, giúp ỡ, t¿o iều kián thuÃn lÿi về mãi mặt ể tôi có thể tÃp trung, yên tâm hãc tÃp, nghiên cąu và hoàn thành luÃn án căa mình. Hà Nái, ngày 31 tháng 7 năm 2023 Tác giÁ Hoàng Th¿ H°ng iii MĀC LĀC LäI CAM ĐOAN. iii DANH MĀC CHĀ VIÀT TÄT.
vi DANH MĀC CÁC BÀNG. ix DANH MĀC CÁC HÌNH, Đâ THà. Bánh lý tiểu °ång. Đánh nghĩa, phân lo¿i.
Các chß sá dùng ch¿n oán, tiên l°ÿng trong bánh tiểu °ång. Ph°¢ng pháp iều trá. Vi khu¿n °ång ruát vãi sąc khße con ng°åi. Chąc năng căa há vi sinh vÃt °ång ruát.
Vai trò căa vi khu¿n °ång ruát trong trao åi chÃt. Mái liên quan giāa vi khu¿n °ång ruát và sąc khße con ng°åi. Vi khu¿n °ång ruát trong bánh tiểu °ång type 2. SÁn ph¿m trao åi chÃt căa vi khu¿n °ång ruát vãi ng°åi tiểu °ång type 2.
Kỹ thuÃt metagenomics và ąng dāng trong nghiên cąu há vi sinh vÃt. Khái quát về metagenomics. Nền tÁng căa kỹ thuÃt metagenomics. Ąng dāng căa metagenomics.
VÂT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU. Hóa chÃt, bá kit sinh ph¿m. Dāng cā và thiÁt bá thí nghiám. Các chăng vi sinh vÃt kiểm ánh.
Môi tr°ång phân lÃp, nuôi cÃy vi sinh vÃt. Trình tự cặp mãi. Ph°¢ng pháp nghiên cąu. Ph°¢ng pháp lựa chãn ng°åi tham gia nghiên cąu.
Ph°¢ng pháp thu thÃp mÁu phân. Ph°¢ng pháp tách chiÁt DNA vi sinh vÃt từ mÁu phân. Ph°¢ng pháp giÁi và phân tích trình tự DNA vùng V3-V4 gen 16S rRNA 40 2. Phân lÃp chăng Lactobacillus, xác ánh ặc tính sinh hãc và ặc tính kháng khu¿n.
Thÿ nghiám khÁ năng cÁi thián glucagon like peptide-1 trên chuát căa chăng Lactobacillus. Tháng kê phân tích sá liáu. KÀT QUÀ VÀ THÀO LUÂN. Đánh giá sự sai khác khu há vi khu¿n °ång ruát căa các ái t°ÿng nghiên cąu.
KÁt quÁ tách DNA metagenome vi khu¿n °ång ruát. Chß sá a d¿ng khu há vi khu¿n °ång ruát. Thành phÅn loài vi khu¿n. Mái t°¢ng quan căa vi khu¿n °ång ruát vãi chß sá glucose và BMI.
Mái t°¢ng quan giāa tính a d¿ng căa vi khu¿n °ång ruát vãi chß sá glucose và BMI ç nhóm nā giãi. Mái t°¢ng quan giāa tính a d¿ng căa vi khu¿n °ång ruát vãi chß sá glucose và BMI ç nhóm nam giãi. Đánh giá tiềm năng ąng dāng Lactobacillus trong hß trÿ iều trá bênh tiểu °ång type 2. Phân lÃp Lactobacillus và ánh giá hiáu quÁ kháng khu¿n.
Xác ánh các ặc iểm probiotics căa Lactobacillus. Đánh danh vi khu¿n Lactobacillus. Đánh giá hiáu quÁ tăng tiÁt GLP-1 và dung n¿p sucrose trên chuát căa L. 95 KÀT LUÂN VÀ KIÀN NGHà.
99 DANH MĀC CÔNG TRÌNH CĂA TÁC GIÀ. 101 TÀI LIàU THAM KHÀO. 122 v DANH MĀC CHþ VI¾T TÂT Tên Tên ti¿ng anh Tên ti¿ng viÇt vi¿t tÃt ACE Abundance-based coverage Chß sá °ãc oán dựa trên sự a estimator d¿ng ADA American Diabetes Association Hiáp hái tiểu °ång Mỹ ALT Alanine transaminase Alanine transaminase AST Aspartate transaminase Aspartate transaminase BCAA Branch-Chain Amino Acids axit amin chußi nhánh BB-DP Bio-Breeding Diabetes Prone Bánh tiểu °ång sinh sÁn BLAST Basic Local Alignment Search Công cā tìm kiÁm ái chiÁu Tool nái bá c¢ bÁn bp Base pair Cặp base BMI Body Mass Index Chß sá khái c¢ thể CADs Coronary Artery Diseases Bánh áng m¿ch vành CKD Chronic Kidney Disease Bánh thÃn mãn tính CSDL C¢ sç dā liáu CVD Cardiovascular Disease Bánh tim m¿ch DED Diabetic Eye Disease Bánh mÅt do tiểu °ång DGGE Denaturing gradient gel Đián di gel dÁi nãng á biÁn electrophoresis tính DNA Deoxyribonucleic acid Axit deoxyribonucleic dNTP Deoxynucleoside triphosphate Deoxynucleoside triphosphate EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid Axit Ethylenediaminetetraacetic DPP-4 Enzyme dipeptidyl peptidase - 4 DR Diabetic Retinopathy Bánh võng m¿c tiểu °ång ESRD Endstage Renal Disease Bánh thÃn giai o¿n cuái FDA Food and Drug Administration FFA Free Fatty Acid Acid béo tự do FMT Fecal Microbiota Transplantation CÃy ghép vi sinh vÃt trong phân FPG The Fasting Plasma Glucose test Xét nghiám glucose huyÁt t°¢ng vi lúc ói GI Glycemic Index Chß sá °ång huyÁt GIP Gastric inhibitory polypeptide Peptid h°ãng insulin phā thuác glucose GLP-1 Glucagon-Like Peptide-1 Peptid giáng glucagon – 1 HbA1C Hemoglobin A1C HDL-C High Density Lipoprotein – Lipoprotein – Cholesterol tỷ trãng Cholesterol cao HOMA- Homeostasis Model of Assessment Chß sá kháng insulin insulin IDF International Diabetes Federation Hiáp hái Tiểu °ång Quác tÁ ITS Internal transcribed spacer Vùng ám trong °ÿc sao mã Kb Kilo base Kilo base LB Luria-Betani Môi tr°ång nuôi cÃy LB LDL Low Density Lipoprotein Lipoprotein mÃt á thÃp LDL-C Low Density Lipoprotein – Lipoprotein - Cholesterol tỷ trãng Cholesterol thÃp NA Nutrient agar Môi tr°ång th¿ch dinh d°ỡng NB Nutrien broth Môi tr°ång dinh d°ỡng NCBI National center for Trung tâm thông tin về Công biotechnology information nghá sinh hãc Mỹ NCEF National Cholesterol Education Ch°¢ng trình giáo dāc quác gia Program về cholesterol NGS Next-generation sequencing GiÁi trình tự thÁ há mãi NOD Non-Obese Diabetic Bánh tiểu °ång không béo phì OD Optical density MÃt á quang hãc ORF Open reading frame Khung ãc mç PAD Peripheral Artery Disease Bánh áng m¿ch ngo¿i vi PBG Peak Blood Glucose Đßnh glucose máu PE Pair-end Đãc có cÁ hai Åu t°¢ng ãng pH Hydrogen power Chß sá o nãng ã ion H+, ion vii OH- trong dung dách PKA Protein kinase A Protein kinase A RDP Ribosomal database project Dự án c¢ sç dā liáu ribosome RNA Ribonucleic acid Axit ribonucleic rRNA Ribosomal ribonucleic acid Axit ribonucleic căa ribosome SCFA Short-Chain Fatty Acid Axit béo chußi ngÅn STZ Streptozotocin Streptozotocin SUR1 Sulfonylurea receptor 1 Sulfonylurea receptor 1 T2D Type 2 Diabetes Bánh tiểu °ång type 2 WHO World Health Organization Tå chąc Y tÁ thÁ giãi viii DANH MĀC CÁC BÀNG Bảng 1. Chß sá sinh hóa mát sá chÃt trong máu.
T°¢ng quan giāa HbA1c và nãng á glucose huyÁt trung bình. Tiêu chu¿n ch¿n oán bánh tiểu °ång. Māc tiêu iều trá bánh tiểu °ång. Mát sá vi khu¿n chiÁm °u thÁ trong ruát ng°åi.
So sánh thành phÅn khu há vi khu¿n °ång ruát căa nhóm nam giãi 34 Bảng 2. Trình tự mát sá o¿n mãi sÿ dāng trong luÃn án. Ký hiáu mÁu, tuåi, BMI và glucose căa các nhóm nghiên cąu. Các nhóm chuát tham gia thÿ nghiám.
KÁt quÁ o nãng á và á tinh s¿ch căa các mÁu DNA. KÁt quÁ các thông sá giÁi trình tự và các chß sá a d¿ng từ các mÁu căa nhóm nā giãi. KÁt quÁ các thông sá giÁi trình tự và các chß sá a d¿ng từ các mÁu phân nam giãi. Tỷ lá trung bình mát sá ngành vi sinh vÃt trong phân căa nhóm nā giãi tiểu °ång type 2 và nhóm nā giãi không tiểu °ång.
Tỷ lá trung bình mát sá chi vi sinh vÃt trong phân căa nhóm nā giãi tiểu °ång type 2 và nhóm nā giãi không tiểu °ång. Tỷ lá trung bình mát sá loài vi sinh vÃt trong phân căa nhóm nā giãi. Tỷ lá trung bình mát sá ngành vi sinh vÃt trong phân căa nhóm nam giãi tiểu °ång type 2 và nhóm nam giãi không tiểu °ång. Tỷ lá trung bình mát sá chi vi sinh vÃt trong phân căa nhóm nam giãi.
Tỷ lá trung bình mát sá loài vi sinh vÃt trong phân căa nhóm nam giãi. 75 ix DANH MĀC CÁC HÌNH, Đà THà Hình 1. Sá l°ÿng mát sá loài vi khu¿n c° ngā trong áng tiêu hóa ng°åi. Há vi sinh vÃt °ång ruát ç ng°åi khi chÁ á ăn khác nhau.
Tång quan về giÁi trình tự gen 16S rRNA và giÁi trình tự shotgun trong nghiên cąu metagenome. S¢ ã cÃu trúc các vùng trên gen 16S rRNA và các cặp mãi dùng ể khuÁch ¿i các vùng gen siêu biÁn .